高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第2节 交变电流的产生课后测评

3.2交变电流的产生基础训练2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图甲所示是一台交流发电机的构造示意图，线圈转动产生的感应电动势随时间变化的规律如图乙所示；发电机线圈电阻为1Ω，外接电阻为4Ω，则（       ）

A．线圈转速为50r/s

B．电压表的示数为2.5V

C．负载电阻的电功率为2W

D．线圈转速加倍，电压表读数变为原来的4倍

2．如图甲，一个100匝的矩形闭合铜线框在匀强磁场中绕与磁感线方向垂直的转轴匀速转动，线框中产生的交变电流的图像如图乙所示。已知线框的总电阻为5Ω，则（　　）

A．时穿过线框的磁通量为零

B．穿过线框的磁通量最大变化率为

C．线框的热功率为160W

D．0~0.8s内线框克服安培力做的功为56 J

3．如图甲所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴OO’做角速度为ω的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表。图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，下列说法中正确的是（　　）

A．从t1到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量为2nBS

B．从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为

C．t3时刻穿过线圈的磁通量变化率为nBSω

D．电流表的示数为

4．如图甲是阻值为5 Ω的线圈与阻值为15 Ω的电阻R构成的回路．线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示．则

A．电压表的示数为14.14 V

B．通过电阻的电流为0.707 A

C．电阻R上消耗的功率为3.75 W

D．通过电阻的电流方向每秒变化100次

5．如图所示，二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大，定值电阻R1＝5Ω,R2＝10Ω,a、b两端接交流电，其电压瞬时值的表达式为．该电路的电功率为

A．15W B． C．30 W D．60 W

6．图甲为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶惜动与其固定在一起的水磁铁转动，转速与风速成正比，某一风速时，线图中产生的正弦式电流如图乙所示，则

A．电流的瞬时表达式为

B．磁铁的转速为100r/s

C．风速加倍时电流的表达式为

D．风速加倍时线圈中电流的有效值为1.2A

7．某交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，磁通量Φ随时间t变化的规律如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．1s内线圈中电流方向改变50次

B．t=0时，线圈平面与中性面重合

C．t=0.01s时，磁通量变化率的绝对值为40πWb/s

D．t=0.015s时，线圈中的感应电流最大

8．某方波交变电流的图像如图，则该交变电流的有效值为（　　）

A．I0 B．I0 C．I0 D．I0

9．如图甲是方波式交流电，乙是正弦式交流电，它们的最大值相等。让它们通入两个完全相同的电热器。则这两个交流电的有效值之比和两个电热器的电功率之比各为（　　）

A．和 B．和 C．和 D．和

10．一交变电压随时间变化的图像如图甲所示，每个周期内前二分之一周期的电压按正弦规律变化、后二分之一周期的电压恒定。若电路如图乙所示，电路中额定电压为50V的灯泡L正常发光，两个电表均为理想电表，已知定值电阻，则下列说法确的是（　　）

A．理想电压表的示数为60V

B．理想电流表的示数为5A

C．灯泡消耗的电功率为50W

D．定值电阻R在2min内产生的热量为2400J

11．将硬导线中间一段折成半径的半圆形，让它在磁感应强度大小、方向如图所示的匀强磁场中绕轴匀速转动，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，当导线转动的角速度大小时，恰好能使电阻的小灯泡正常发光，若电路中其余部分的电阻不计，取，则小灯泡的功率为（　　）

A． B． C． D．

12．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝5∶1，将原线圈接在u＝100sin 50πt(V)的交流电压上，副线圈上电阻R和理想交流电压表并联接入电路，现在A、B两点间接入不同的电子元件，则下列说法正确的是(　　)

A．在A、B两点间串联另一相同阻值电阻R1，电压表的示数为20 V

B．在A、B两点间接入理想二极管，电压表读数为20 V

C．在A、B两点间接入一只电容器，只提高交流电频率，电压表读数增大，电容器的耐压值至少是20 V

D．在A、B两点接入一只电感线圈，只降低交流电频率，电阻R消耗电功率减小

13．如图所示，一矩形线圈KLMN放置在匀强磁场中，并绕过KL、NM中点的轴以角速度ω匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ=45º时为计时起点，并规定电流自N流向K方向为正．则下列图中四幅图中能表达电流变化规律的是（     ）

A． B． 

C． D．

14．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，线圈中产生的电动势随时间按如图所示正弦规律变化。设线圈总电阻为，则（　　）

A．时，线圈平面垂直于磁感线

B．一分钟内线圈中的电流改变方向30次

C．时，线圈中的磁通量最大，为

D．一个周期内，线圈产生的热量为

15．如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=0.1m的正方形线圈共N=100匝，线圈总电阻r=1，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，转速为r/s，外电路中的电阻R=4，图示位置线圈平面与磁感线平行，以下说法中正确的是（   ）

A．如从图示位置计时，线圈中产生电流按正弦规律变化

B．线圈从图示位置转动30°，流经R上的电荷量为0.05C

C．每转动一周线圈上产生的热量为J

D．电阻R上的电压为8V

二、填空题（共4题）

16．如图是一个按正弦规律变化的交流电的图象．根据图象可知该交流电的电流最大值是______A，有效值是______A，周期是______s，频率是______Hz．

17．一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为：e =" 311sin314t" V，则此发电机产生的电动势的最大值为_______V，有效值为_______V，发电机转子的转速为_______转/秒，产生的交流电的频率为______Hz．

18．如图所示，单匝矩形线框面积为，电阻为，处于水平方向匀强磁场中，磁感应强度为．线框可以绕着边以角速度匀速运动，当线框转至如图位置时为计时起点，

（1）线框中感应电动势的最大值__________．

（2）线框中感应电流的瞬时值表达式为__________．

（3）线框从此位置开始转过的过程中，通过线框的电量__________．

（4）一个周期内线框中产生的热量__________．

19．(1) 用如图甲所示的装置，研究不同电阻R的阻值随温度T变化情况．测得阻值R与温度T的关系如图乙所示．如果R为金属热电阻，则图线是______（填“1”或“2”）；如果R为负温度系数（NTC）热敏电阻，则图线是______（填“1”或“2”）．

（2）如图丙所示，A、B、C为三个相同的灯泡，a、b、c为与之串联的三个元件，E1为直流电源，E2为交流电源．当开关S接“1”时，A、B两灯均正常发光，C灯不亮．S接“2”时，A灯仍正常发光，B灯变暗，C灯正常发光．由此可知，a元件应是________、b元件应是___________、c元件应是__________．（选填“电阻”、“电容”或“电感”）

三、综合题（共4题）

20．如图所示为交流发电机的示意图，矩形线圈的匝数匝，每匝线圈的边长m， m，矩形线圈所在处的匀强磁场的磁感应强度，线圈总电阻，外接电阻，线圈以的转速在磁场中匀速转动，求：

(1)从图示位置开始计时，线圈中感应电动势随时间变化的表达式．

(2)此交流发电机的输出功率．

(3)线圈从图示位置转过的过程中通过电阻R的电荷量．

21．如下图所示的电流i通过一个R=1Ω的电阻，它不是恒定电流．

(1)计算通电1s内电阻R中产生的热量?

(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大?

22．如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n=100，电阻r=1.0，所围成的矩形的面积S=0.040m2；小灯泡的电阻R=9.0 Ω。磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e=nBmScost ，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻随温度的变化，求：

（1）小灯泡消耗的电功率；

（2）在磁感应强度变化的0~时间内，通过小灯泡的电荷量。

23．匝数为N的矩形线框abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO1匀速转动，t=0时刻，线框位置如图。测得定值电阻R两端电压随时间变化的函数表达式为U200sin100t（V），该电阻实际消耗的电功率为200W，求：

（1）通过该电阻的交变电流的瞬时值的表达式及有效值；

（2）定值电阻R的大小；

（3）求0~0.005s内通过R的电量。

参考答案

1．C

2．B

3．D

4．B

5．A

6．D

7．C

8．C

9．C

10．A

11．D

12．C

13．D

14．C

15．B

16．5         0.2    5   

17．311    220    50    50   

18．（1）    （2）    （3）    （4）   

19．1    2    电阻    电感    电容   

20．(1)    (2)    (3)

21．（1）2.8J（2）1.67A

22．（1）2.88W；（2）4.0×10-3 C

23．（1）sin100t（A），1A；（2）200Ω；（3）